PDF《第十二章》

38 ? 离心分离 ? 优点 C 分离速度快,效率高 , C 操作时卫生条件好等 优点, C 适合于大规模的分离 过程. ? 缺点 C 投资费用高, C 能耗较大.

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三、微生物细胞的破碎 ? 微生物的代谢产物有的分泌到细胞或组织之外,例 如细菌产生的碱性蛋白酶,霉菌产生的糖化酶等, 称为胞外产物. ? 还有许多是存在于细胞内,例如青霉素酰化酶,碱 性磷酸酯酶等,称为胞内产物. ? 对于胞外产物只需直接将发酵液预处理及过滤,获 得澄清的滤液,作为进一步纯化的出发原液, ? 对于胞内产物,则需首先收集菌体进行细胞破碎, 使代谢产物转入液相中,然后,再进行细胞碎片的 分离.

40 41 4,微生物细胞的破碎技术 ? 机械方法 C 球磨机 C 高压匀浆器 C X-press法C超声波破碎 ? 非机械方法 C 酶解 C 渗透压冲击 C 冻结和融化 C 干燥法 C 化学法

42 ? 球磨机 研磨是常用的一种方法,它将细胞悬浮 液与玻璃小珠、石英砂或氧化铝一起快速 搅拌或研磨,使达到细胞的某种程度破碎 .这些装置的主要缺点是在破碎期间样品 温度迅速升高,通过用二氧化碳来冷却容 器可得到部分解决.

43 ? 高压匀浆器 采用高压匀浆器是大 规模破碎细胞的常用 方法,利用高压迫使 细胞悬浮液通过针形 阀,由于突然减压和 高速冲击撞击环造成 细胞破裂 高压匀浆的排出阀

44 45 ? X-press法 9一种改进的高压方法是将浓缩的菌体悬浮液 冷却至-25?C至-30 ?C形成冰晶体,利用500 MPa以上的高压冲击,冷冻细胞从高压阀小 孔中挤出.细胞破碎是由于冰晶体的磨损, 包埋在冰中的微生物的变形所引起的. 9该法的优点是适用的范围广,破碎率高,细 胞碎片的粉碎程度低以及活性的保留率高, 9该法对冷冻-融解敏感的生化物质不适用.

46 ? 超声波法 9细胞的破碎是由于超声波的空穴作用,从而产生一 个极为强烈的冲击波压力,由它引起的粘滞性旋涡 在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力,促使细胞 内液体发生流动,从而使细胞破碎. 9对于不同菌种的发酵液、超声波处理的效果不同, 杆菌比球菌易破碎、革兰氏阴性菌细胞比革兰氏阳 性菌细胞容易破碎,对酵母菌的效果极差. 9该法不适于大规模操作,因为放大后,要输入很高 的能量来提供必要的冷却,这是困难的.

47 ? 酶解法 9利用酶反应,分解破坏细胞壁上特殊的键, 从而达到破壁的目的. 9优点:专一性强,发生酶解的条件温和. 9缺点:酶水解费用较贵,一般只适用于小规 模的实验室研究. 9溶菌酶是应用最多的酶,它能专一地分解细 胞壁上糖蛋白分子的α-1,4糖苷键,使脂多 糖解离,经溶菌酶处理后的细胞移至低渗溶 液中使细胞破裂.

48 ? 自溶作用 9是酶解的另一种方法,所需溶胞的酶是由微 生物本身产生的. 9影响自溶过程的因素有温度、时间、pH缓冲 液浓度、细胞代谢途径等. 9自溶法在一定程度上能用于工业规模,但是,对不稳定的微生物容易引起所需蛋白质 的变性,自溶后的细胞培养液过滤速度也会 降低.

49 ? 渗透压冲击 9是较温和的一种破碎方法,将细胞放在高渗 透压的介质中(如一定浓度的甘油或蔗糖溶 液),入达到平衡后,介质被突然稀释,或者 将细胞转入水或缓冲液中,由于渗透压的突 然变化,水迅速进入细胞内,引起细胞壁的 破裂. 9渗透压冲击的方法仅对细胞壁较脆弱的菌, 或者细胞壁预先用酶处理,或合成受抑制而 强度减弱时才是合适的.